JPH06172958A - Method of improving corrosion and wear resistance of substrate - Google Patents
Method of improving corrosion and wear resistance of substrateInfo
- Publication number
- JPH06172958A JPH06172958A JP4354808A JP35480892A JPH06172958A JP H06172958 A JPH06172958 A JP H06172958A JP 4354808 A JP4354808 A JP 4354808A JP 35480892 A JP35480892 A JP 35480892A JP H06172958 A JPH06172958 A JP H06172958A
- Authority
- JP
- Japan
- Prior art keywords
- substrate
- coating
- wire
- titanium
- spraying
- Prior art date
- Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
- Granted
Links
Classifications
-
- C—CHEMISTRY; METALLURGY
- C23—COATING METALLIC MATERIAL; COATING MATERIAL WITH METALLIC MATERIAL; CHEMICAL SURFACE TREATMENT; DIFFUSION TREATMENT OF METALLIC MATERIAL; COATING BY VACUUM EVAPORATION, BY SPUTTERING, BY ION IMPLANTATION OR BY CHEMICAL VAPOUR DEPOSITION, IN GENERAL; INHIBITING CORROSION OF METALLIC MATERIAL OR INCRUSTATION IN GENERAL
- C23C—COATING METALLIC MATERIAL; COATING MATERIAL WITH METALLIC MATERIAL; SURFACE TREATMENT OF METALLIC MATERIAL BY DIFFUSION INTO THE SURFACE, BY CHEMICAL CONVERSION OR SUBSTITUTION; COATING BY VACUUM EVAPORATION, BY SPUTTERING, BY ION IMPLANTATION OR BY CHEMICAL VAPOUR DEPOSITION, IN GENERAL
- C23C8/00—Solid state diffusion of only non-metal elements into metallic material surfaces; Chemical surface treatment of metallic material by reaction of the surface with a reactive gas, leaving reaction products of surface material in the coating, e.g. conversion coatings, passivation of metals
- C23C8/06—Solid state diffusion of only non-metal elements into metallic material surfaces; Chemical surface treatment of metallic material by reaction of the surface with a reactive gas, leaving reaction products of surface material in the coating, e.g. conversion coatings, passivation of metals using gases
- C23C8/08—Solid state diffusion of only non-metal elements into metallic material surfaces; Chemical surface treatment of metallic material by reaction of the surface with a reactive gas, leaving reaction products of surface material in the coating, e.g. conversion coatings, passivation of metals using gases only one element being applied
- C23C8/24—Nitriding
-
- C—CHEMISTRY; METALLURGY
- C23—COATING METALLIC MATERIAL; COATING MATERIAL WITH METALLIC MATERIAL; CHEMICAL SURFACE TREATMENT; DIFFUSION TREATMENT OF METALLIC MATERIAL; COATING BY VACUUM EVAPORATION, BY SPUTTERING, BY ION IMPLANTATION OR BY CHEMICAL VAPOUR DEPOSITION, IN GENERAL; INHIBITING CORROSION OF METALLIC MATERIAL OR INCRUSTATION IN GENERAL
- C23C—COATING METALLIC MATERIAL; COATING MATERIAL WITH METALLIC MATERIAL; SURFACE TREATMENT OF METALLIC MATERIAL BY DIFFUSION INTO THE SURFACE, BY CHEMICAL CONVERSION OR SUBSTITUTION; COATING BY VACUUM EVAPORATION, BY SPUTTERING, BY ION IMPLANTATION OR BY CHEMICAL VAPOUR DEPOSITION, IN GENERAL
- C23C4/00—Coating by spraying the coating material in the molten state, e.g. by flame, plasma or electric discharge
- C23C4/04—Coating by spraying the coating material in the molten state, e.g. by flame, plasma or electric discharge characterised by the coating material
- C23C4/10—Oxides, borides, carbides, nitrides or silicides; Mixtures thereof
-
- C—CHEMISTRY; METALLURGY
- C23—COATING METALLIC MATERIAL; COATING MATERIAL WITH METALLIC MATERIAL; CHEMICAL SURFACE TREATMENT; DIFFUSION TREATMENT OF METALLIC MATERIAL; COATING BY VACUUM EVAPORATION, BY SPUTTERING, BY ION IMPLANTATION OR BY CHEMICAL VAPOUR DEPOSITION, IN GENERAL; INHIBITING CORROSION OF METALLIC MATERIAL OR INCRUSTATION IN GENERAL
- C23C—COATING METALLIC MATERIAL; COATING MATERIAL WITH METALLIC MATERIAL; SURFACE TREATMENT OF METALLIC MATERIAL BY DIFFUSION INTO THE SURFACE, BY CHEMICAL CONVERSION OR SUBSTITUTION; COATING BY VACUUM EVAPORATION, BY SPUTTERING, BY ION IMPLANTATION OR BY CHEMICAL VAPOUR DEPOSITION, IN GENERAL
- C23C4/00—Coating by spraying the coating material in the molten state, e.g. by flame, plasma or electric discharge
- C23C4/12—Coating by spraying the coating material in the molten state, e.g. by flame, plasma or electric discharge characterised by the method of spraying
- C23C4/131—Wire arc spraying
Landscapes
- Chemical & Material Sciences (AREA)
- Engineering & Computer Science (AREA)
- Physics & Mathematics (AREA)
- Plasma & Fusion (AREA)
- Chemical Kinetics & Catalysis (AREA)
- Materials Engineering (AREA)
- Mechanical Engineering (AREA)
- Metallurgy (AREA)
- Organic Chemistry (AREA)
- Coating By Spraying Or Casting (AREA)
- Solid-Phase Diffusion Into Metallic Material Surfaces (AREA)
- Other Surface Treatments For Metallic Materials (AREA)
Abstract
Description
【０００１】[0001]
【産業上の利用分野】本発明は使用に当たって耐食性や
耐摩耗性の要求される粉砕装置用のスクリーンのような
工業機械部品に関し、該部品の使用寿命を延長される方
法についてのものである。BACKGROUND OF THE INVENTION 1. Field of the Invention The present invention relates to an industrial machine part such as a screen for a crushing device which is required to have corrosion resistance and wear resistance in use, and to a method for extending the service life of the part.
【０００２】[0002]
【従来の技術】全ての工業分野において用いられる機械
装置は使用に際して常に摩耗、侵食および／または腐食
の危険に曝されている。そして不活性雰囲気下であれ、
腐食性雰囲気下であれ、過度の摩耗のために早期に劣化
した部品を交換するために、数十億ドルの莫大な金額が
投じられている。種々の機械部品がより硬質で耐腐食性
のある物質によって作られていれば、機械部品の交換に
要する費用は削減され、これによって得られる満足でき
る運転とそうでない場合における余分な費用を伴う不満
足な運転との差はきわめて大きい。Mechanical devices used in all industrial fields are always exposed to wear, erosion and / or corrosion during use. And in an inert atmosphere,
Millions of billions of dollars have been invested to replace parts that have deteriorated prematurely due to excessive wear, even in corrosive atmospheres. If the various machine parts are made of harder, more corrosion-resistant materials, the costs of replacing the machine parts will be reduced, which results in satisfactory operation and unsatisfaction with the extra costs of not doing so. The difference from normal driving is very large.
【０００３】工業部品において、表面硬化や耐食、耐摩
耗性物質の被着を行なわせる方法は数多くある。最も古
い方法としては拡散処理、即ち鉄基物質における窒化処
理や浸炭処理がある。この技術の最も大きな障害は処理
部品を高温にしなければならないことである。また部品
を高温に加熱することはエネルギーコストを高めたり作
業時間がかかったりするばかりでなく、部品の寸法変化
や機械的性質の低下を招くので使用に耐えなくなった
り、また表面処理終了後にさらなる熱処理や清浄処理を
施すことを必要とするなどの障害もある。There are many methods of applying surface hardening, corrosion resistance, and deposition of wear resistant materials to industrial parts. The oldest method is diffusion treatment, that is, nitriding treatment or carburizing treatment for iron-based materials. The biggest obstacle to this technique is that the processing components must be hot. In addition, heating components to high temperatures not only increases energy costs and working time, but also causes dimensional changes and deterioration of mechanical properties of the components, making them unusable, and further heat treatment after finishing the surface treatment. There are also obstacles such as the need for cleaning treatment.
【０００４】ごく一般的に硬質クロムまたはニッケルコ
ーティングを得るために行なわれる電気めっき法はコー
ティングする部品を高度に清浄化する必要があり、また
毒性の高い溶液を使用しなければならないので環境保全
の面からコストがかかる問題がある。The electroplating process most commonly carried out to obtain hard chromium or nickel coatings requires a high degree of cleaning of the components to be coated and also requires the use of highly toxic solutions, which is environmentally friendly. However, there is a problem in that it is costly.
【０００５】化学的または物理的蒸着によるコーティン
グは多額の投資を必要とし、且つ操業コストも高い上に
コーティングも非常に薄くまた施される部品の大きさも
小さいものに制限される。熱スプレーコーティング法は
部品の大きさやコーティングの厚みに制限がないが、火
焔を使用したスプレーでは往々にしてコーティングに酸
化物の混入による空孔を生ずることがある。Coatings by chemical or physical vapor deposition require a large investment, are expensive to operate and are limited to very thin coatings and small parts to be applied. The thermal spray coating method does not limit the size of the component or the thickness of the coating, but sprays using flames often produce voids due to the inclusion of oxides in the coating.
【０００６】また、特に真空または雰囲気制御した反応
容器中で行なわれるプラズマスプレーイングによるとき
は、緻密で均質なコーティングを得ることができるが非
常にコストが高いので使用上制限がある。[0006] In particular, when plasma spraying is carried out in a reaction vessel in which a vacuum or an atmosphere is controlled, a dense and uniform coating can be obtained, but the cost is very high, which limits its use.
【０００７】高速デトネイション（爆ごう）ガンによる
ときは、基板上に厚いセラミックスコーティングを得る
ことができるが、装置や原料粉末および操業に費用が掛
かりすぎる欠点がある。When using a high-speed detonation gun, a thick ceramic coating can be obtained on the substrate, but it has the drawback that the equipment, raw material powder and operation are too expensive.
【０００８】[0008]
【発明が解決しようとする課題】本発明は従来法による
種々の問題点を克服し、基板上に優れた品質の硬質のコ
ーティングを効率よく経済的に得ることにより、基板の
耐食性並びに耐摩耗性を改善する方法を提供することを
目的とするものである。SUMMARY OF THE INVENTION The present invention overcomes various problems of the conventional method and efficiently and economically obtains a hard coating of excellent quality on a substrate, thereby obtaining corrosion resistance and abrasion resistance of the substrate. It is intended to provide a method of improving.
【０００９】[0009]
【課題を解決するための手段】上記の目的を達成するた
めの本発明の基板の耐食耐摩耗性改善の方法は、基板を
チタニウムからなる第１の溶射線と鉄、鉄合金、チタニ
ウムを除く非鉄金属、非鉄合金、セラミックス、金属間
化合物、有芯溶接線およびこれらの組み合わせから選ば
れた物質からなる第２の溶射線との２本の溶射線を使用
し、さらに噴霧・推進ガスとして窒素ガスを使用した電
気アーク溶射ガンからの排出ガスを曝すことによって、
該基板上に第２の溶射線によって生成したマトリックス
中に埋め込まれた窒化チタニウム粒子よりなるコーティ
ングを形成することを特徴とするものである。A method for improving the corrosion resistance and wear resistance of a substrate of the present invention for achieving the above object is to remove the first thermal spraying wire made of titanium from the substrate and iron, iron alloy, and titanium. Two spray lines, a second spray line consisting of a material selected from non-ferrous metals, non-ferrous alloys, ceramics, intermetallic compounds, cored welding wires and combinations thereof, are used, and nitrogen is further used as a spraying / propelling gas. By exposing the exhaust gas from an electric arc spray gun using gas,
A coating of titanium nitride particles embedded in a matrix formed by a second thermal spray is formed on the substrate.
【００１０】[0010]
【作用】以下に本発明の詳細およびその作用について述
べる。The operation of the present invention will be described in detail below.
【００１１】一般に不活性ガスを使用した電熱アーク溶
射法は種々の基板物質上に密着性よく厚い均一なコーテ
ィングを生成することができる。しかも、これを窒化チ
タニウムのような高エンタルピー焔を必要としない低温
のアーク溶射に使用するときは、高温のプラズマ焔によ
る溶射を行なう場合に比べて基板物質に歪などの害を与
えることなくコーティングを行なうことができ、しか
も、アーク溶射装置の投資額や操業コストはプラズマ高
速スプレーイング法による場合に比べて約半分であり、
化学蒸着法による場合に比べると約一桁低いことが判か
った。Generally, the electrothermal arc spraying method using an inert gas can produce a thick and uniform coating with good adhesion on various substrate materials. Moreover, when this is used for low-temperature arc spraying that does not require high enthalpy flame such as titanium nitride, coating is performed without causing damage such as distortion to the substrate material compared to the case of spraying with high-temperature plasma flame. In addition, the investment amount and operating cost of the arc spraying device are about half that of the plasma high speed spraying method,
It was found that it was about an order of magnitude lower than that obtained by the chemical vapor deposition method.
【００１２】工業部品の耐摩耗性を向上するための一方
法は、部品の表面に窒化チタニウムのコーティングを施
すことである。そしてこのようなコーティングを施すた
めに電気アーク溶射法を適用するに際し、推進ガスとし
て空気の代りに高純窒素ガスを採用するときは、チタニ
ウム線はアーク溶射装置内で溶解して酸化を最小限に留
めた状態で窒化し、基板上に窒化チタニウムのコーティ
ングを得ることができることが見出された。この方法に
よれば、アーク溶射法において雰囲気室や雰囲気炉を必
要とせず、またはコーティングに対して窒化のための後
処理を施す必要もない。また特に効果的なコーティング
を施すためには、チタニウム線をアーク溶射を行なう前
に窒化しておくとよい。One way to improve the wear resistance of industrial parts is to apply a titanium nitride coating to the surface of the part. And when applying electric arc spraying method to apply such coating, when high pure nitrogen gas is adopted as the propellant gas instead of air, the titanium wire is melted in the arc spraying device to minimize oxidation. It has been found that it is possible to nitride while remaining in place and obtain a titanium nitride coating on the substrate. According to this method, neither an atmosphere chamber nor an atmosphere furnace is required in the arc spraying method, nor is there a need for post-treatment for nitriding the coating. Also, for a particularly effective coating, the titanium wire may be nitrided prior to arc spraying.
【００１３】電気アーク溶射に際して推進（噴霧）ガス
として用いられる窒素は供給されるチタニウム線の先端
部から脱離した溶融チタニウム滴と反応し飛翔中に窒化
チタニウムを生成する。この飛翔した溶融滴が部品の表
面に達すると、凝固して硬い窒化チタニウムベースの耐
食性耐摩耗性コーティングを形成する。Nitrogen used as a propelling (spraying) gas in electric arc spraying reacts with molten titanium droplets desorbed from the tip of the supplied titanium wire to form titanium nitride during flight. When the flying molten drops reach the surface of the part, they solidify to form a hard titanium nitride based corrosion resistant and wear resistant coating.
【００１４】窒素を推進ガスとして使用したチタニウム
コーティングの電気アーク溶射は、プラズマ高速燃焼溶
射法や、化学的蒸着法または物理的蒸着法に較べて低コ
ストであり、その上窒化チタニウムや酸化チタニウム
は、例えば他の表面硬化法において通常用いられている
クロムやニッケル燐に較べて毒性がないために、食品や
化粧品製造用の装置への使用に適している。またさらに
アーク溶射は他の方法が数時間を要するのに対して数分
で行なうことができるので、毒性のある副製品を生ずる
こともなく、またこれらの処理にかかる投資額も最小限
で済むなどの利点もある。Electric arc spraying of titanium coatings using nitrogen as the propellant gas is less costly than plasma high velocity combustion spraying, chemical vapor deposition or physical vapor deposition, and titanium nitride and titanium oxide are not For example, since it is less toxic than chromium and nickel phosphorus which are usually used in other surface hardening methods, it is suitable for use in equipment for producing foods and cosmetics. Furthermore, since arc spraying can be performed in minutes, as opposed to hours which other methods require, it does not produce toxic byproducts and requires minimal investment in these processes. There are also advantages.
【００１５】図１は本発明におけるアーク溶射法の一実
施態様を示したものである。アーク溶射装置１０は、ア
ーク溶射ガン１２、定電圧電力装置１４、制御函１６お
よびスプール１８および２０からなる溶射線供給装置を
有する。アーク溶射ガン１２にはそれぞれ別個の溶射線
２６、２８をガンからノズル端３０に移送する２セット
の供給ローラー２２、２４を有し、ノズル端３０におい
ては異なる極性の電流によって溶射線２６と２８の間に
おいてアークを発生する。溶射線は電気アークによって
溶融するが、一方圧縮窒素ガスがアークガン１２内を矢
印３２に示される方向に導入されてノズル端３０を通過
するので、このときに溶融金属は分散されて溶融滴流に
なる。このとき圧縮ガスは金属を噴霧するとともに該噴
霧金属を溶射流として、例えばハンマーミルスクリーン
のような基板３４に向けて推進する。噴霧されたチタニ
ウムは飛翔を続ける間に窒素と反応して窒化チタニウム
化合物を生成する。FIG. 1 shows one embodiment of the arc spraying method according to the present invention. The arc spraying device 10 has a spraying wire supply device including an arc spraying gun 12, a constant voltage power device 14, a control box 16 and spools 18 and 20. The arc spray gun 12 has two sets of feed rollers 22, 24 that transfer separate spray lines 26, 28 from the gun to the nozzle end 30 at the nozzle end 30 due to the different polar currents. An arc is generated in between. The spray wire is melted by the electric arc, while the compressed nitrogen gas is introduced into the arc gun 12 in the direction shown by the arrow 32 and passes through the nozzle end 30, so that the molten metal is dispersed at this time into a molten droplet flow. Become. At this time, the compressed gas atomizes the metal and propels the atomized metal as a spraying flow toward the substrate 34 such as a hammer mill screen. The atomized titanium reacts with nitrogen during the flight to form a titanium nitride compound.
【００１６】基板３４は鉛直または水平に設置され、コ
ーティングが電極の長さを超えて均一に行なわれるよう
に基板３４またはアークガンを振動させる。溶射線供給
装置のスプール１８および２０は溶射線が該スプールか
らガン１２に円滑に供給されるように２対の供給ローラ
ー３６、３８を有している。アークガン中の導入ローラ
ーおよび溶射線供給ローラーはプッシュ／プルまたはそ
の組み合わせ技術を使用して溶射線が円滑にアークガン
を通過できるようにする。The substrate 34 is placed vertically or horizontally and vibrates the substrate 34 or arc gun so that the coating is uniform over the length of the electrodes. The spools 18 and 20 of the spray wire feeder have two pairs of supply rollers 36, 38 so that the spray wire can be smoothly supplied from the spools to the gun 12. The introduction roller and the spray wire feed roller in the arc gun use push / pull or a combination technique to allow the spray wire to pass smoothly through the arc gun.
【００１７】チタニウム線と窒素ガスを使用した熱アー
ク溶射法によって基板上に施された窒化チタニウムは高
い耐摩耗性のコーティングを形成するが、供給されるチ
タニウム線が窒素が増加するように前処理されていると
きは、得られたコーティングはより硬質でまた使用に供
される部品の寿命も多くの場合長くなる。Titanium nitride applied to the substrate by thermal arc spraying using titanium wire and nitrogen gas forms a highly wear resistant coating, but the titanium wire supplied is pretreated to increase nitrogen. If so, the resulting coating is harder and the service life of the component is often longer.
【００１８】チタニウム線の前処理はＮ２−溶射Ｔｉｘ
Ｎコーティングが窒素（Ｎ）の不足になりやすいことと
飛翔中の酸化が激しいことが判明したので開発されたの
である。そしてさらに溶射線の前処理には他の二つの理
由がある。その一つの理由は供給されるチタニウム線は
アークガンの溝を通過し難いのに対して窒素をコーティ
ングしたチタニウム線はこれを導入するときの摩擦抵抗
が少ないことの発見によるものであり、もう一つの理由
はアーク溶射されたＴｉｘＮへの溶射後の窒素雰囲気に
よる熱処理は常には可能ではないこと、つまりある種の
基板は高温に対して敏感であり、またＴｉｘＮコーティ
ングと基板との熱膨張係数の差が著しく大きく、コーテ
ィングの劣化を生ずるために焼鈍を行なうことは不都合
であることなどによる。The titanium wire is pretreated by N 2 -sprayed Ti x
The N coating was developed because it was found that nitrogen (N) was apt to run short and that oxidation during flight was severe. And there are two other reasons for the pretreatment of the spray line. One of the reasons is that the supplied titanium wire is hard to pass through the groove of the arc gun, while the nitrogen-coated titanium wire has a low frictional resistance when it is introduced. The reason is that heat treatment in a nitrogen atmosphere after thermal spraying on arc-sprayed Ti x N is not always possible, that is, some substrates are sensitive to high temperatures and the heat between the Ti x N coating and the substrate is high. This is because it is inconvenient to perform annealing because the difference in expansion coefficient is extremely large and the coating deteriorates.
【００１９】次に、チタニウム線の窒化焼鈍条件の選
定、焼鈍したチタニウム線の溶射性、焼鈍したチタニウ
ム線を溶射して得られたコーティングの評価について実
験した結果について示す。表１はその窒化焼鈍条件の選
定試験の概要について示したものである。Next, experimental results will be shown regarding selection of nitriding annealing conditions for titanium wires, thermal spraying properties of annealed titanium wires, and evaluation of coatings obtained by spraying annealed titanium wires. Table 1 shows an outline of the nitriding annealing condition selection test.
【００２０】[0020]
【表１】 Ｎ２焼鈍条件選択試験1 ─────────── 試験番号 条 件 目 的 結 果 ──── ───── ─────────── ─────────── ＃１ Ｎ２−10％ Ｈ２を添加によりTi線上 軟質線、硬質線2 ともに Ｈ２、 へのTi酸化物の生成を減 脆硬となり、線の変形が 1000℃ 少させＮ２の線への拡散 不可能となる 速度を増加させる ＃２ 純Ｎ２、 Ti線の脆硬化を防止する 軟質線、硬質線ともに色 800℃ 調や機械的性質の変化が ない ＃３ 純Ｎ２、 線表面のＨ２活性化を行 軟質線、硬質線ともに黄 1000℃ なうことなくTi線の窒化 色（TiN の色）を示し線 を促進する 上に薄く、均一で、滑ら かな窒化物を生成 ──────────────────────────────────── 注１．試験はＪ＆Ｗベルト炉を使用して、乾燥ガス雰囲
気中において行なわれ、加熱帯域中での処理時間は２５
〜２９分であった。[Table 1] N 2 annealing condition selection test 1 ─────────── Test number Condition Result ──── ───── ─────────── ─────────── # 1 N 2 -10% H 2 addition reduces the formation of Ti oxide on H 2 in both the soft and hard wires 2 on the Ti wire, making it brittle and hard. deformation 1000 ° C. less Toe N # 2 pure N 2 to increase the diffusion impossible to become rate into 2 lines, soft lines to prevent brittle hardening of Ti line, both hard line color 800 ° C. tone and mechanical properties there is no change # 3 pure N 2, row soft lines of H 2 activation line surface nitriding color of Ti wire without Nau Huang 1000 ° C. in both hard line thin promoting the lines indicate the (color TiN) Produces a uniform and smooth nitride ──────────────────────────────────── Note 1. The test was conducted in a dry gas atmosphere using a J & W belt furnace, and the treatment time in the heating zone was 25.
It was ~ 29 minutes.
【００２１】注２．軟質線および硬質線は本試験に当た
って供給された２種の異なる型の純Ｔｉ線であり、これ
らの線の硬度の差は線製造に当たって伸線工程の最後に
行なわれる焼鈍の程度の差によって定まる。Note 2. The soft wire and the hard wire are two different types of pure Ti wires supplied in this test, and the difference in hardness between these wires is determined by the difference in the degree of annealing performed at the end of the wire drawing step in wire manufacturing. .
【００２２】次に表１において好ましい結果を示した実
験番号３の条件を選択して得られた窒化焼鈍チタニウム
線と窒化焼鈍前のチタニウム線とについてその断面のミ
クロ硬度を測定した結果、前者は２６９ＶＨＮであるの
に対して後者は１５０ＶＨＮであった。その硬度測定値
の差から供給チタニウム線が硬質チタニウムであれ軟質
チタニウムであれ、窒素焼鈍を１０００℃以上の温度で
行なったものはよい結果が得られることが判かった。表
２は軟質チタニウム線について１０００℃での窒素焼鈍
の前後におけるチタニウム線中の窒素含有量を示すもの
である。Next, the microhardness of the cross section of the titanium wire annealed for nitriding and the titanium wire before nitriding annealing obtained by selecting the condition of Experiment No. 3 showing the preferable result in Table 1 was measured. The latter was 150 VHN, while 269 VHN. From the difference in the measured hardness values, it was found that good results were obtained when the nitrogen annealing was performed at a temperature of 1000 ° C. or higher, regardless of whether the supplied titanium wire was hard titanium or soft titanium. Table 2 shows the nitrogen content of the soft titanium wire before and after the nitrogen annealing at 1000 ° C. in the titanium wire.
【００２３】[0023]
【表２】 供給Ｔｉ線およびＮ２処理Ｔｉ線（軟質）の窒素含有量1 ────────────────────────── 供給Ｔｉ線 Ｎ２処理Ｔｉ線 ９１ｗｐｐｍ ７９０ｗｐｐｍ ────────────────────────── 注１．試験は、雰囲気ガスとして１０００℃の純Ｎ２を用いた。[Table 2] Nitrogen content of supplied Ti wire and N 2 treated Ti wire (soft) 1 ─────────────────────────── Supply Ti wire N 2 treated Ti wire 91wppm 790wppm ─────────────────────────── 1. The test used pure N 2 at 1000 ° C. as an atmosphere gas.
【００２４】溶射性実験の結果、焼鈍によって黄色の窒
化物が被覆された窒化焼鈍後のチタニウム線は焼鈍処理
前の供給されたままのチタニウム線と変りなく溶融、噴
霧および基板への被着を行ない得ることが判かった。そ
の上軟質チタニウム線を連続窒化焼鈍して黄色窒化物が
被覆されたチタニウム線は線のガンへの導入をより円滑
に行なうことができ、溶射に際してのアークの安定性も
一段と改善されることが判かった。As a result of the thermal spraying test, the titanium wire after the nitriding annealing in which the yellow nitride was coated by the annealing did not melt, spray and adhere to the substrate as the titanium wire as supplied before the annealing treatment. I knew I could do it. In addition, a titanium wire coated with yellow nitride by continuous nitriding annealing of a soft titanium wire can be introduced into the gun more smoothly, and the stability of the arc during thermal spraying can be further improved. I understand.
【００２５】次に、窒化焼鈍したチタニウム線を使用し
てＴｉｘＮコーティングを溶射し、これと従来の窒素焼
鈍しないチタニウム線を使用して溶射して得られたコー
ティングおよびこれに溶射後窒素熱処理を施したものの
性能を比較した。新しく得られたコーティングは外観、
表面粗度、自己結合性および基板への被着性（曲げ試験
による）において従来法によるコーティングとほぼ同様
であった。しかしながらヌープ微小硬度測定結果におい
てはその両者の間に著しい差を生じた。Next, a Ti x N coating was sprayed using a titanium wire annealed for nitriding, and a coating obtained by spraying this with a conventional titanium wire not annealed with nitrogen and a nitrogen heat treatment after the spraying. The performance of the products subjected to is compared. The newly obtained coating looks,
The surface roughness, self-bonding property, and adherence to the substrate (according to the bending test) were almost the same as those of the conventional coating. However, in the Knoop microhardness measurement results, there was a significant difference between the two.
【００２６】硬質チタニウム線の場合には、窒化焼鈍を
施したチタニウム線を使用して溶射して得られたコーテ
ィングは、実質的に純粋なチタニウム線を用い溶射後窒
素雰囲気中で焼鈍したコーティングと同様に高い硬度を
有する。これら両コーティングは何れも供給されたまま
のチタニウム線を溶射した後窒素熱処理を施さない通常
のコーティングに較べて硬度が高いことは云うまでもな
い。前処理として窒化焼鈍を施した軟質チタニウム線を
使用して得られたＴｉｘＮコーティングのうち最も高い
値を示すものをステンレスおよび炭素鋼基板の硬度と比
較したところ、該コーティングの硬度はステンレスの
６．３倍、炭素鋼の９倍の値を示した。In the case of hard titanium wire, the coating obtained by thermal spraying using a titanium wire that has been subjected to nitriding annealing is the same as a coating that has been annealed in a nitrogen atmosphere after thermal spraying using a substantially pure titanium wire. It also has a high hardness. It goes without saying that both of these coatings have a higher hardness than the ordinary coatings in which the titanium wire as supplied is sprayed and then the nitrogen heat treatment is not performed. Of the Ti x N coatings obtained using a soft titanium wire that had been subjected to nitriding annealing as a pretreatment, the one showing the highest value was compared with the hardness of the stainless steel and carbon steel substrates. The values were 6.3 times and 9 times that of carbon steel.
【００２７】前窒素化チタニウム線はＴｉｘＮコーティ
ング中の窒素含有量を高めるので該コーティングの硬度
を高めることができること、また窒素含有量が増えても
溶射されるＴｉｘＮの自己結合性が低下しないことが判
かった。The pre-nitrided titanium wire increases the nitrogen content in the Ti x N coating and therefore the hardness of the coating can be increased and the self-bonding properties of the Ti x N sprayed as the nitrogen content increases. It turned out that it did not decline.
【００２８】この新しいコーティングの硬度は少なくと
も従来の溶射後焼鈍したコーティングより劣ることはな
い。したがってコーティングした部品に焼鈍処理を施す
ことは不必要になる。コーティングの硬度調節のための
前窒化処理および溶射後窒素熱処理はそれぞれ別の装置
によって行なわれる。そして、チタニウム線の前窒化処
理は溶射ガンの溝に導入されるチタニウム線の摩擦を低
下し、これによってアークの安定性が改善されることが
観察された。The hardness of this new coating is at least not inferior to that of conventional post-spray annealed coatings. Therefore, it is not necessary to subject the coated parts to an annealing treatment. The pre-nitriding treatment for adjusting the hardness of the coating and the nitrogen thermal treatment after the thermal spraying are performed by different devices. It was then observed that the prenitriding of the titanium wire reduced the friction of the titanium wire introduced into the groove of the spray gun, thereby improving the stability of the arc.
【００２９】チタニウム線は、例えば鉄、バナジウム等
の含有規定のない特別の純度規格を要しない工業的な純
チタニウム線であればどのようなものでもよい。工業的
な純チタニウムにおいては窒素の含有量は１００ｐｐｍ
（重量基準で）を超えることはない。またチタニウム線
の物理的条件は「軟質」であっても「硬質」であって
も、または「半硬質」であっても何れでもよい。The titanium wire may be any industrial pure titanium wire that does not require a special purity standard that does not contain iron, vanadium, etc. In industrial pure titanium, the content of nitrogen is 100ppm.
It does not exceed (by weight). The physical condition of the titanium wire may be either "soft", "hard", or "semi-hard".
【００３０】図２に処理前のチタニウム線の顕微鏡組織
を示す。FIG. 2 shows a microstructure of the titanium wire before the treatment.
【００３１】前窒化処理はチタニウム線に以下に示すよ
うな特性を与えるものでなければならない。The pre-nitriding treatment must give the titanium wire the following characteristics.
【００３２】（ａ）処理後の線の表面に金色のＴｉＮフ
ィルムを生成する。(A) A gold-colored TiN film is formed on the surface of the treated wire.
【００３３】（ｂ）窒素含有量が５００ｐｐｍ以上増加
する。(B) The nitrogen content is increased by 500 ppm or more.
【００３４】（ｃ）チタニウム線をリールから溶射用ガ
ンに導入するために必要な柔軟性を確保するために線の
中心部が金属組織を保つようにする。このためには線中
の窒素含有量は最高で２０％程度に留めなければならな
い。(C) In order to secure the flexibility required to introduce the titanium wire from the reel into the thermal spray gun, the central part of the wire retains a metallic structure. For this purpose, the nitrogen content in the wire must be kept at a maximum of about 20%.
【００３５】図３に前窒化処理（焼鈍）を施したチタニ
ウム線の顕微鏡組織を示す。図３に見られるように処理
後のチタニウム線は周囲に表面から中心部に向かう結晶
成長が見られこれに応じて表面から中心にかけて硬度
（ＶＨＮ）が高くなる変化を生ずる。FIG. 3 shows a microstructure of a titanium wire which has been prenitrided (annealed). As shown in FIG. 3, the treated titanium wire has crystal growth in the periphery from the surface to the center, and accordingly the hardness (VHN) increases from the surface to the center.
【００３６】本発明の方法は、窒化チタニウム系のコー
ティングを形成し得るあらゆる物質に適用できる。本発
明のコーティングは基板の耐摩耗性を増加させるために
きわめて有効であり、また基板を経済的に有利にコーテ
ィングすることができる。The method of the present invention is applicable to any material capable of forming a titanium nitride based coating. The coating of the present invention is extremely effective for increasing the abrasion resistance of the substrate, and can coat the substrate economically advantageously.
【００３７】本発明によるコーティングは、例えばゴム
を粉砕するために用いられるハンマーミルのスクリーン
に適用すれば、従来のコーティングなしのスクリーンよ
りも２乃至２０倍の使用寿命を示す。また、金属基板上
に施された耐腐食耐摩耗性のチタニウム−窒素化合物に
よるコーティングは、ビッカース微小硬度測定で８６０
−１５００（ＶＨＮ）の範囲のきわめて高い硬度を示
し、これは一般的に使用される鋼板材料の５〜１１倍の
硬度である。The coating according to the invention, when applied to the screen of a hammer mill used, for example, for grinding rubber, exhibits a service life of 2 to 20 times that of a conventional uncoated screen. Further, the corrosion-resistant and wear-resistant titanium-nitrogen compound coating applied on the metal substrate was 860 by Vickers microhardness measurement.
It exhibits extremely high hardness in the range of -1500 (VHN), which is 5 to 11 times that of commonly used steel sheet materials.
【００３８】また、本発明の溶射コーティングはハンマ
ーミルスクリーンへの応用に加え、金属塩化物の粉砕に
使用されるエアジェット微粉砕機の部材にも使用するこ
とができる。従来においては金属塩化物を粉砕すると、
粉砕機のミル内面の浸食（エロージョン）によって、製
品を灰色化する問題があったが、本発明のコーティング
を研磨ミルに施すことによって製品の灰色化が防止さ
れ、明らかな汚染を生ずることなく金属塩化物の粉砕を
行なうことができる。また、遠心ケルプ処理機に本発明
の溶射コーティングを施した場合には、従来使用されて
いるタングステンカーバイトによるコーティングよりも
２倍以上の継続使用が可能になることが判明している。Further, the thermal spray coating of the present invention can be applied not only to a hammer mill screen but also to a member of an air jet fine pulverizer used for pulverizing metal chloride. Conventionally, when metal chloride is crushed,
Although there was a problem of graying the product due to erosion on the inner surface of the mill of the grinder, applying the coating of the present invention to the polishing mill prevents graying of the product, without causing any obvious contamination. Grinding of chloride can be carried out. Further, it has been found that when a centrifugal kelp processing machine is provided with the thermal spray coating of the present invention, it can be used continuously twice or more as long as the conventional coating with tungsten carbide.
【００３９】[0039]
【実施例】次に本発明の実施例について説明する。EXAMPLES Next, examples of the present invention will be described.
【００４０】本実施例においては、種々の基板物質につ
いて、溶射によって窒化チタニウムからなる均一な耐食
耐摩耗性コーティングを施した。コーティングは前処理
が施された０．０６２ｉｎｃｈまたは０．０３０ｉｎｃ
ｈ（１５．７５ｍｍまたは７. ６２ｍｍ）径のチタニウ
ム線を使用し、窒素ガスを推進（噴霧）ガスとして用い
た電気アーク溶射により被着させた。チタニウムの酸化
が最小限の状態でさらに一層の窒化が行なわれるように
推進ガスの空気を高純度の窒素と置き換えた。２個のス
プールのチタニウム線を１００〜４００ａｍｐ．で２８
Ｖおよび４８Ｖ間の電位差でアークを発生させたガン１
２に導入した。In this example, various substrate materials were spray coated with a uniform corrosion and wear resistant coating of titanium nitride. The coating is pre-treated 0.062 inch or 0.030 inch
Titanium wire of h (15.75 mm or 7.62 mm) diameter was used and deposited by electric arc spraying with nitrogen gas as the propelling (spraying) gas. The propellant gas air was replaced with high-purity nitrogen so that further nitriding was performed with minimal titanium oxidation. Titanium wire of two spools 100-400 amp. 28
Gun 1 that generated an arc with a potential difference between V and 48V
Introduced in 2.
【００４１】また本発明の他の実施態様として、１個の
リールの線を他のコーティング材料によってアークガン
に導入した。他のコーティング材料には鉄、クロム、ニ
ッケル、モリブデン、タングステン合金および非鉄金属
合金の化合物が含まれる。チタニウム線とチタニウム以
外の金属線との同時使用によって得られたコーティング
は硬度が低下するものの衝撃値は高い。In yet another embodiment of the invention, one reel wire was introduced into the arc gun with another coating material. Other coating materials include compounds of iron, chromium, nickel, molybdenum, tungsten alloys and non-ferrous metal alloys. The coating obtained by the simultaneous use of the titanium wire and the metal wire other than titanium has a low hardness but a high impact value.
【００４２】これらの実施例における溶射の条件は次の
通りである。窒素ガス流は３０〜１３０ｐｓｉｇで行な
われた。溶融した線の先端部および溶融滴は窒素と反応
を起こし基板の表面に窒化チタニウムのコーティングが
形成された。溶射ガンと基板の距離は３〜８インチであ
った。基板には生成したコーティングと基板との接着強
度が高くなるように溶射前に砂研磨を施した。溶射によ
って得られたコーティングの厚さは０．００１インチか
ら数インチの範囲であった。The conditions of thermal spraying in these examples are as follows. The nitrogen gas stream was run at 30-130 psig. The tip of the melted wire and the melted droplet reacted with nitrogen to form a titanium nitride coating on the surface of the substrate. The distance between the spray gun and the substrate was 3-8 inches. The substrate was sand-polished before thermal spraying so that the adhesive strength between the generated coating and the substrate was high. Coating thicknesses obtained by thermal spraying ranged from 0.001 inches to several inches.
【００４３】また別の実施態様として、種々の基板物質
に耐摩耗性および耐食性を付与するためのＴｉｘＮベー
スのセラミックあるいは金属マトリックス・コンポジッ
トコーティングの溶射について実験が行なわれた。純Ｔ
ｉｘＮコーティングのために前窒化した線および／また
は溶射されたコーティングに窒化処理を施したものを用
いることができるが、本発明によればコンポジットコー
ティングは準備する必要はない。溶射されたコーティン
グ中におけるＴｉｘＮの存在は、金属、セラミックス、
プラスティックおよびカーボン／グラファイト組成物上
へ溶射されたコーティングの耐摩耗性および耐食性を改
善する。In yet another embodiment, experiments were conducted on the thermal spraying of Ti x N based ceramic or metal matrix composite coatings to impart wear and corrosion resistance to various substrate materials. Pure T
A pre-nitrided wire and / or a sprayed coating with a nitriding treatment can be used for the i x N coating, but according to the invention a composite coating need not be prepared. The presence of Ti x N in the thermal sprayed coating is dependent on the presence of metals, ceramics,
Improves the wear and corrosion resistance of coatings sprayed onto plastic and carbon / graphite compositions.
【００４４】以下に本発明のコンポジットコーティング
の効果を示すために行なわれた幾つかの実施例について
詳述する。表３および表４は実施例１〜５におけるコー
ティングを施すために行なわれる溶射のためアークガン
に供給される線の種別、溶射条件および溶射によって形
成されるコーティングの種類やその厚み等について示し
たものである。Hereinafter, some examples carried out to show the effect of the composite coating of the present invention will be described in detail. Tables 3 and 4 show the types of wires supplied to the arc gun for the thermal spraying performed to apply the coatings in Examples 1 to 5, the thermal spraying conditions, the types of coatings formed by thermal spraying, and the thicknesses thereof. Is.
【００４５】実施例１ ハイネス・インターナショナル社製のハステロイＣ−２
２（ニッケル合金）によって作られたロールは、高温
（３０〜２５０℃）でシリカ粉末と、塩酸に曝される化
学蒸着（ＣＶＤ）を行なう場合に、高い腐食摩耗性のた
めにしばしば操業を中断しなくてはならない。この腐食
−摩耗の問題を解決するために、ロール上に本発明のコ
ンポジットコーティングの溶射を行なった。Example 1 Hastelloy C-2 manufactured by Hynes International
Rolls made of 2 (nickel alloy) often interrupt operations due to high corrosive wear when performing chemical vapor deposition (CVD) with silica powder and hydrochloric acid exposed at high temperatures (30-250 ° C). I have to do it. To solve this corrosion-wear problem, the composite coating of the present invention was sprayed onto the roll.
【００４６】コーティングは二つの試験に供された。先
ず、第１の試験においては、表３および表４に示された
結果に基づき、耐塩酸腐食性のあるコーティングについ
て硬度試験を行なった。その結果を表５に示す。表５の
結果から最も硬度が高いのは前窒化チタニウム線を用い
て形成されたＴｉｘＮコーティングであり、次がハステ
ロイＢ−２および前窒化チタニウムを使用して得られた
ＴｉｘＮからなるコンポジットコーティングであること
が判かった。後者は本発明によってハステロイＢ−２線
と前窒化チタニウム線とを窒素噴霧ガスを使用した同時
アーク溶射によって形成される。The coating was subjected to two tests. First, in the first test, based on the results shown in Tables 3 and 4, a hardness test was performed on a coating having hydrochloric acid corrosion resistance. The results are shown in Table 5. From the results in Table 5, the highest hardness is the Ti x N coating formed using the pre-titanium nitride wire, and the next is Ti x N obtained using the Hastelloy B-2 and the pre-titanium nitride. It was found to be a composite coating. The latter is formed according to the invention by simultaneous arc spraying of Hastelloy B-2 wire and pretitanium nitride wire using a nitrogen atomizing gas.
【００４７】[0047]
【表５】 機械仕上げ面の表面硬度1 ──────────── コーティングの種類 硬度 ───────────────────── ── ・ハステロイＢ−２のアーク溶射コーティング ２８ ・前窒化Ｔｉ線のアーク溶射によるハステロイ ５５ Ｂ−２／ＴｉｘＮコンポジットコーティング ・前窒化Ｔｉ線のアーク溶射によるＴｉｘＮ ６０ セラミックコーティング ・非前窒化Ｔｉ線のアーク溶射によるＴｉｘＮ ５３ セラミックコーティング ・コーティングなしのハステロイＣ−２２製の ２４ ロール ───────────────────────────── 注１．ロックウエル ３０Ｎ スケール 第２の試験においては、表５の結果から、硬度の高い二
つのコーティングを選び腐食試験を行なった。なお、比
較のため高クロム耐食鋼についても試験した。その結果
を表６に示す。表６の結果から最も耐食性があるのはハ
ステロイＢ−２コーティングであり、ハステロイＢ−２
／前窒化チタニウム線ＴｉｘＮコンポジットコーティン
グが次で、比較材の高クロム耐食ステンレス鋼は一桁劣
る水準であった。[Table 5] Surface hardness of machined surface 1 ──────────── Coating type Hardness ────────────────────────・ Arc spray coating of Hastelloy B-2 28 ・ Hastelloy 55 B-2 / Ti x N composite coating by arc spraying of pre-nitrided Ti wire ・ TixN 60 ceramic coating by arc spraying of pre-nitrided Ti wire ・ For non-pre-nitrided Ti wire Hastelloy C-22 manufactured by 24 rolls of Ti x N 53 without ceramic coating coating by arc spraying ───────────────────────────── Note 1. In the Rockwell 30N scale second test, two coatings with high hardness were selected from the results of Table 5 and a corrosion test was performed. For comparison, a high chromium corrosion resistant steel was also tested. The results are shown in Table 6. From the results in Table 6, the most corrosion resistant is Hastelloy B-2 coating, and Hastelloy B-2 is
/ Pre-titanium nitride wire Ti x N composite coating was next, and the comparative high chromium corrosion resistant stainless steel was an order of magnitude inferior.
【００４８】表５および表６の結果を総合すると、ハス
テロイＢ−２／前窒化チタニウム線ＴｉｘＮによるコン
ポジットコーティングが硬度、耐摩耗性、耐塩酸腐食性
において最も良好なバランスを示している。このことは
実地試験および製造の実施によって確認されている。When the results of Table 5 and Table 6 are combined, the composite coating of Hastelloy B-2 / pre-titanium nitride wire Ti x N shows the best balance in hardness, wear resistance and hydrochloric acid corrosion resistance. This has been confirmed by field tests and manufacturing practices.
【００４９】[0049]
【表６】 ２％塩酸含有超音波撹拌水溶液中での５．５時間腐食試験減量 ──────────────────────────── コーティングの種類 減量（％） ───────────────────── ───── ・ハステロイＢ−２のアーク溶射コーティング ０．０４ ・前窒化Ｔｉ線のアーク溶射によるハステロイ ０．３６ Ｂ−２／ＴｉｘＮコンポジットコーティング ・アーク溶射標準コーティングを施したＦｅ− ３．５０ ３０％Ｃｒ−Ｓｉ−Ｂ鋼 実施例２ 炭素鋼基板にアーク溶射によってコーティングを施した
一連のサンプルを準備し、乾燥砂／ゴムホイールを使用
したＡＳＴＭ−Ｇ６５Ｄ試験法によって溶射状態のま
ま、即ち未研磨でサンプルの耐摩耗性試験を行ない、表
７にその結果を示した。表７には使用サンプル別に摩耗
減量と同時に行なわれた表面硬度測定結果が表示されて
いる。[Table 6] 5.5 hours corrosion test weight loss in 2% hydrochloric acid containing ultrasonically stirred aqueous solution ───────────────────────────── Coating type Weight loss (%) ───────────────────── ───── ・ Hasterloy B-2 arc spray coating 0.04 ・ Pre-nitrided Ti wire 0.36 B-2 / Ti x N composite coating by arc spraying of Fe-3.50 30% Cr-Si-B steel with standard coating of arc spraying Example 2 A carbon steel substrate was coated by arc spraying. A series of applied samples were prepared and subjected to the abrasion resistance test of the samples in the sprayed state, i.e., unpolished by the ASTM-G65D test method using dry sand / rubber wheel, and the results are shown in Table 7. Table 7 shows the results of surface hardness measurement performed at the same time as the wear reduction for each used sample.
【００５０】[0050]
【表７】 アーク溶射コーティングの耐摩耗性と硬度1 （１０ｌｂｓ．加重ＡＳＴＭ Ｇ６５試験法） ───────────────────── 供給線（極性） 溶射ガス 容積損失（ｃｍ３） 表面硬度2 ─────────── ──── ───────── ───── ・無処理窒化Ｔｉ線 Ｎ２ ０．２１３４ ５２．４ ・前窒化Ｔｉ線 Ｎ２ ０．１９０１ ５４．４ ・Ｆｅ−２２Ｃｒ− Ｎ２ ０．０５７０ １９．８ ４Ａｌ鋼線 ・陰極：前窒化Ｔｉ線 Ｎ２ ０．０３５４ ４４．０ 陽極：Ｆｅ−２２Ｃｒ −４Ａｌ鋼線 ──────────────────────────────── 注１．溶射したままのコーティング面における硬度 注２．ロックウエル ３０Ｎ スケール 表７における乾燥砂／ゴムホイール使用の摩耗試験およ
び硬度測定も結果からＮ２ガス溶射によって形成される
ＴｉｘＮコーティングはきわめて脆性が高く、これは、
前窒化チタニウムによっても殆ど改善されず、コーティ
ング中に他の金属によるバインダーを含有させて一体化
することが望ましいことが判かった。[Table 7] Wear resistance and hardness of arc sprayed coating 1 (10 lbs. Weighted ASTM G65 test method) ───────────────────── Supply line (polarity) Spraying Gas volume loss (cm 3 ) Surface hardness 2 ─────────── ──── ───────── ───── ・ Non-treated nitrided Ti wire N 2 0.2134 52.4 ・ Pre-nitrided Ti wire N 2 0.1901 54.4 ・ Fe-22Cr- N 2 0.0570 19.8 4Al steel wire ・ Cathode: Pre-nitrided Ti wire N 2 0.0354 44.0 Anode: Fe -22Cr -4Al steel wire ──────────────────────────────── Note 1. Hardness of coated surface as sprayed Note 2. Rockwell 30N Scale Abrasion tests and hardness measurements using dry sand / rubber wheels in Table 7 also show that the Ti x N coating formed by N 2 gas spraying is extremely brittle, which indicates that
It has been found that there is little improvement with pre-titanium nitride, and it is desirable to include binders with other metals in the coating for integration.
【００５１】そしてＦｅ−２２Ｃｒ−４Ａｌステンレス
鋼はＴｉｘＮコーティングのマトリックスとして用いら
れると得られたコンプレックスコーティングは前窒化ま
たは無窒化チタニウム使用のＴｉｘＮコーティングの表
面硬度より低いが、耐摩耗性は飛躍的に向上することが
示されている。他の金属バインダーの使用によっても同
様の効果が示されることは、次の表８に示されるコーテ
ィングサンプルのアルミナホイール使用の促進研磨ＡＳ
ＴＭ−Ｇ６５Ａ試験法による耐摩耗試験法によっても観
察された。When Fe-22Cr-4Al stainless steel was used as a matrix for the Ti x N coating, the resulting complex coating was lower than the surface hardness of the Ti x N coating using pre-nitrided or non-nitrided titanium, but the wear resistance was lower. Has been shown to improve dramatically. The use of other metal binders has similar effects, suggesting that accelerated polishing AS using the alumina wheels of the coating samples shown in Table 8 below.
It was also observed by the abrasion resistance test method according to the TM-G65A test method.
【００５２】[0052]
【表８】 アーク溶射コーティング1 の耐摩耗性と硬度 （ＡＳＴＭ Ｇ６５Ａ３０ポンド荷重） ──────────────────── 供 給 線 溶 射 容積損失 表面硬度2 （極性） ガ ス （ｃｍ３） ───────────── ─── ─────── ───── ・無窒化チタニウム線 Ｎ２ 0.4054−0.4423 53.4±3.4 ・前窒化チタニウム線 Ｎ２ 0.2346−0.2559 59.6±4.0 ・前窒化チタニウム線 Ａｉｒ 0.5402−0.5917 53.0±3.7 ・有芯線3 Ｎ２ 0.1318−0.1440 71.8±1.8 ・陽極：有芯線3 Ｎ２ 0.0555−0.0674 63.8±3.6 陰極：前窒化チタニウム線 ・有芯線3 Ａｉｒ 0.1490−0.1628 70.6±1.1 ・陽極：有芯線3 陰極：前窒化チタニウム線 Ａｉｒ 0.0641−0.0700 64.8±5.7 ・１０％アルミナ含有アルミ Ｎ２ 0.5689−0.6400 スケール ニウム線4 以下 ・陽極：１０％アルミナ含有 Ｎ２ 0.2043−0.2806 14.5±2.5 アルミニウム線4 陰極：前窒化チタニウム線 ・１０％アルミナ含有アルミ Ａｉｒ 0.5800−0.6796 スケール ニウム線4 以下 ・陽極：１０％アルミナ含有 Ａｉｒ 0.2438−0.2653 14.0±3.4 アルミニウム線4 陰極：前窒化チタニウム線[Table 8] Abrasion resistance and hardness of arc spray coating 1 (ASTM G65A 30 lb load) ───────────────────── Supply wire Spraying volume loss Surface hardness 2 (Polarity) Gas (cm 3 ) ───────────── ─── ─────── ───── ・ Non-nitrided titanium wire N 2 0.4054-0.4423 53.4 ± 3.4・ Pre-titanium nitride wire N 2 0.2346-0.2559 59.6 ± 4.0 ・ Pre-titanium nitride wire Air 0.5402-0.5917 53.0 ± 3.7 ・ Core wire 3 N 2 0.1318-0.1440 71.8 ± 1.8 ・ Anode: Core wire 3 N 2 0.0555-0.0674 63.8 ± 3.6 Cathode: Pre-titanium nitride wire ・ Core wire 3 Air 0.1490-0.1628 70.6 ± 1.1 ・ Anode: Core wire 3 Cathode: Pre-titanium nitride wire Air 0.0641-0.0700 64.8 ± 5.7 ・ 10% Alumina-containing aluminum N 2 0.5689-0.6400 Scale Ni Line 4 or less ・ Anode: 10% alumina contained N 2 0.2043-0. 2806 14.5 ± 2.5 Aluminum wire 4 cathode: Pre-titanium nitride wire ・ Aluminum containing 10% alumina Air 0.5800-0.6796 Scale Ni wire 4 or less ・ Anode: 10% alumina containing Air 0.2438-0.2653 14.0 ± 3.4 Aluminum wire 4 Cathode: Pre-titanium nitride line
【００５３】───────────────────
─────────────── 注１．アルミナホイール研磨コーティング表面 ２．ロックウエル ３０Ｎ スケール ３．アムテック社製 ４．アルキャン社製 次に下記の仕様によるアルミナ粒子衝突ジェット浸食試
験装置を用いた耐摩耗性試験を行なった。───────────────────
─────────────── Note 1. Alumina wheel polishing coating surface 2. Rockwell 30N scale 3. Made by Amtec 4. Next, a wear resistance test was performed using an alumina particle collision jet erosion tester with the following specifications.
【００５４】 −ジェットノズル径 ：０．０４６ｃｍ −ノズルとの距離 ：１．５２ｃｍ −衝突角 ：２２．５０ −Ｎ２キャリア−ガス供給圧力 ：２２１×１０３
Ｐａゲージ −試験温度 ：室温 −浸食媒体 ：２０μｍαｍ角
Ａｌ２Ｏ３粒子 −浸食流体流量 ：１．６ｇ／分 −浸食率測定 ：浸食空洞の深さ
（μｍ／分） 浸食試験は前出と同様のコーティングについて実施し、
同じ状態、即ち溶射したままの未研磨の表面で行なっ
た。表９に浸食試験の結果を示してある。-Jet nozzle diameter: 0.046 cm-Distance with nozzle: 1.52 cm-Impact angle: 22.50-N 2 carrier-Gas supply pressure: 221 × 10 3
Pa gauge-Test temperature: Room temperature-Erosion medium: 20 μm α m angle Al 2 O 3 particles-Erosion fluid flow rate: 1.6 g / min-Erosion rate measurement: Erosion cavity depth (μm / min) Perform the same coating,
The same conditions were used, i.e. on the as-sprayed unpolished surface. Table 9 shows the results of the erosion test.
【００５５】[0055]
【表９】 供給線種類を変えた溶射コーティングの浸食率（μＭ／分） ─────────────────────────── 無窒化Ｔｉ線 前窒化Ｔｉ線 鋼 線 陰極：前窒化Ｔｉ線 （Fe−2Cr −4Al) 陽極：同左鋼線 ────── ────── ──────── ───────── ＞１３２．１ ＞１３２．１ １３．０ １０．７ 表９の浸食試験結果によれば、先の耐摩耗性試験結果と
同様に脆硬なＴｉｘＮに対する延性のある金属バインダ
ーの役割が明らかに示されている。浸食ジェット試験は
コーティングの脆性についてはより敏感であるが、硬度
についてはあまり敏感でないので、前窒化チタニウム線
使用のコーティングと無処理チタニウム線使用のコーテ
ィングとの間の差異は明確に示されず、チタニウム線と
第２の金属線とを同時に使用して窒素ガス溶射を行なっ
たときのみ本発明の効果が明瞭に示されている。 実施例３ 炭素鋼部材の電食保護に広く用いられているアーク溶射
アルミニウムコーティングは、移動粒子、スラリー、高
速水流等との接触により速やかに摩耗してしまう傾向が
ある。アルミニウムコーティングの耐摩耗性の改善に
は、電気化学的に保護された柔らかいアルミニウムマト
リックス中に、硬くて不活性なセラミックス粒子を埋め
込んだコンプレックスコーティングを形成させることに
よって達成できる。[Table 9] Erosion rate (μM / min) of thermal spray coating with different supply line types ─────────────────────────── Non-nitrided Ti Wire Pre-nitrided Ti wire Steel wire Cathode: Pre-nitrided Ti wire (Fe-2Cr-4Al) Anode: Same as left Steel wire ────────────────────────── ──── ＞ 132.1 ＞ 132.1 13.0 10.7 According to the erosion test results in Table 9, a ductile metal binder for brittle and hard Ti x N, similar to the above wear resistance test results. The role of is clearly shown. The erosion jet test is more sensitive to the brittleness of the coating, but less sensitive to hardness, so the difference between the coating with pre-titanium nitride wire and the untreated titanium wire is not clearly shown, The effect of the present invention is clearly shown only when the nitrogen gas spraying is performed using the wire and the second metal wire at the same time. Example 3 An arc-sprayed aluminum coating, which is widely used for electrolytic corrosion protection of carbon steel members, tends to be rapidly worn away by contact with moving particles, slurry, high-speed water stream, and the like. Improved wear resistance of aluminum coatings can be achieved by forming complex coatings of hard, inert ceramic particles embedded in a soft, electrochemically protected aluminum matrix.
【００５６】表１０は溶射された様々な電食保護コーテ
ィングに対する硬度を測定した結果を示したものであ
る。表１０の記載にあるように、１０％アルミナ含有ア
ルミニウムによるコーティングが試みられているが、得
られたコンポジットコーティングは純アルミニウムより
は良好であるものの比較基準サンプルとして用いられた
硬質の炭素鋼板に比べると遥かに柔らかかった。これに
対して本発明による窒素ガスアーク溶射コーティング技
術を用い、アルミニウム−アルミナ・コンポジットコー
ティング中にＴｉｘＮ粒子を埋め込んだコーティングに
おいては該炭素鋼板に優るとも劣らない高い硬度を示す
ことが判る。Table 10 shows the results of measuring the hardness of various sprayed electrolytic corrosion protection coatings. As described in Table 10, coating with aluminum containing 10% alumina has been attempted, but the resulting composite coating is better than pure aluminum but compared to the hard carbon steel sheet used as a reference sample. It was much softer. On the other hand, it can be seen that a coating in which Ti x N particles are embedded in an aluminum-alumina composite coating using the nitrogen gas arc spray coating technique according to the present invention exhibits a high hardness comparable to that of the carbon steel sheet.
【００５７】[0057]
【表１０】 ガスゲージ圧力：８０ｐｓｉ、溶解速度：２００Ａ、溶射距離： ６ｉｎｃｈの溶射条件によって得られたガルバニック腐食（電 食）保護コーティングにおける硬度 ────────────────────────────── コーティング物質 溶射ガス 表面硬度1 ──────────────── ──── ──── ・１０％Ａｌ２Ｏ３含有Ａｌ Ｎ２ ４３．０ ・１０％Ａｌ２Ｏ３含有Ａｌ Ａｉｒ ４５．６ ・前窒化Ｔｉ線と１０％Ａｌ２Ｏ３ Ｎ２ ７７．２ 含有Ａｌ線 ・硬化炭素鋼の基準サンプル Ｎ／Ａ ７５．０ ────────────────────────────── 注１．ロックウエル １５Ｔ スケール 次に、本発明によるＴｉｘＮによって改善されたアルミ
ニウム−アルミナコーティングを他の比較コーティング
とともに単純暴露試験による電食保護試験を行なった。
表１１はその試験の手順を示すものである。[Table 10] Gas gauge pressure: 80 psi, dissolution rate: 200 A, spraying distance: Hardness in galvanic corrosion protection coating obtained by spraying conditions of 6 inch ──────────────── ─────────────── Coating material Thermal spraying gas Surface hardness 1 ──────────────── ───────── ・ 10% Al 2 O 3 -containing Al N 2 43.0 · 10% Al 2 O 3 -containing Al Air 45.6 · Pre-nitrided Ti wire and 10% Al 2 O 3 N 2 77.2 -containing Al wire · Reference sample of hardened carbon steel N / A 75.0 ────────────────────────────── Note 1. Rockwell 15T Scale The Ti x N-improved aluminum-alumina coating according to the invention was then subjected to a galvanic protection test by a simple exposure test together with other comparative coatings.
Table 11 shows the test procedure.
【００５８】[0058]
【表１１】 腐食試験サンプルと試験条件 ───────────── サンプル ──── サンプル１：コーティングを施さない加工したままの炭
素鋼板 サンプル２：片面にＡｌコーティングを施した炭素鋼板 サンプル３：片面にＡｌ−Ａｌ２Ｏ３コーティングを施
した炭素鋼板 サンプル４：片面にＴｉｘＮ−Ａｌ−Ａｌ２Ｏ３コンポ
ジットコーティングを施した炭素鋼板 試験条件 ──── 第１暴露試験：ペンシルバニア州トレクスラータウンの
水中に４２日間浸漬した後、サンプルに付着した腐食残
渣を擦り取る。[Table 11] Corrosion test samples and test conditions ───────────── Sample ──── Sample 1: Carbon steel sheet without processing, as-processed Sample 2: Al coating on one side Carbon Steel Sheet Sample 3: Carbon Steel Sheet with Al-Al 2 O 3 Coating on One Side Sample 4: Carbon Steel Sheet with TixN-Al-Al 2 O 3 Composite Coating on One Side Test Conditions ──── 1st Exposure Test : After soaking in water in Trexlertown, Pennsylvania for 42 days, scrape off the corrosion residue attached to the sample.
【００５９】第２暴露試験：塩水（０．５１ｇ／８０ｍ
ｌ）中に１９日間浸漬した後、サンプルに付着した腐食
残渣を擦り取る。Second exposure test: salt water (0.51 g / 80 m
After being immersed in l) for 19 days, the corrosion residue attached to the sample is scraped off.
【００６０】第３暴露試験：塩水（１．００ｇ／４０ｍ
ｌ）中に２３日間浸漬した後、サンプルに付着した腐食
残渣を擦り取る。Third exposure test: salt water (1.00 g / 40 m
After being immersed in l) for 23 days, the corrosion residue attached to the sample is scraped off.
【００６１】最終暴露試験が終った段階でサンプルと腐
食媒体の検査を行なったところ、コーティングを施さな
かったサンプル１の場合は、塩水は黒ずんで多量の錆に
よる懸濁物を含んでおり、またこのサンプルは完全に腐
食されていた。他のコーティングサンプルはコーティン
グ面に若干のしみがあり、非コーティング面は赤茶色の
錆の発生が認められた。また、サンプル２およびサンプ
ル３は試験中減量は認められなかったが、コーティング
なしのサンプル１では元の重量の１．４４％、またＴｉ
ｘＮ−Ａｌ−Ａｌ２Ｏ３片面コーティングサンプル３で
は０．５６％の減量が認められた。When the sample and the corrosive medium were inspected at the stage after the final exposure test, in the case of Sample 1 which was not coated, the salt water was dark and contained a large amount of rust suspension, and This sample was completely corroded. The other coated samples had some stains on the coated surface, and red-brown rust was observed on the non-coated surface. No weight loss was observed in Samples 2 and 3 during the test, but in Sample 1 without coating, 1.44% of the original weight and Ti
xN-Al-Al 2 O 3 single-sided coating sample 3, 0.56% weight loss was observed.
【００６２】結論として、サンプル４のＴｉｘＮによる
改善コンポジットコーティングは、研磨剤を含まない静
的腐食条件下では電食保護炭素鋼板に対して、若干は劣
るものの殆ど満足できる防食効果を有することが判かっ
た。 実施例４ 実施例３におけるＴｉｘＮ−Ａｌ−Ａｌ２Ｏ３コンポジ
ッシコーティングを、実施例３のときとは幾分異なる溶
射条件、即ちアークによる溶解率を２００ａｍｐから１
８０ａｍｐに低下させ、また溶射ノズルとコーティング
部材との距離を６″から４″に減少させて窒素ガス使用
の溶射し、これの高荷重表面硬度測定を行なった。一つ
のコーティングサンプルは前窒化チタニウム線と１０％
Ａｌ２Ｏ ３アルミナ含有アルミニウム線を、また他の一
つのコーティングサンプルは無窒化アルミニウム線と１
０％アルミナ含有アルミニウム線を使用して得た。また
比較のため１０％アルミナ含有アルミニウム線２本使用
したコーティングサンプルを作成した。表１２にその測
定結果を示す。In conclusion, Ti of sample 4xBy N
The improved composite coating is an abrasive-free static
Under electrolytic corrosion conditions, it is slightly inferior
However, it has been found that it has an almost satisfactory anticorrosion effect.
It was Example 4 Ti in Example 3xN-Al-AlTwoOThreeComposit
The sushi coating was applied with a slightly different melt than in Example 3.
Shooting condition, that is, melting rate by arc is 1 from 200 amp
Reduced to 80 amp and also spray nozzle and coating
Use nitrogen gas by reducing the distance from the member to 6 "from 4"
Was sprayed, and the high load surface hardness of this was measured. One
The coating sample is 10% with pre-titanium nitride wire
AlTwoO ThreeAlumina-containing aluminum wire
Two coating samples are non-nitrided aluminum wire and 1
Obtained using an aluminum wire containing 0% alumina. Also
Uses 2 aluminum wires containing 10% alumina for comparison
A coated sample was prepared. Table 12 shows the measurements
The result is shown.
【００６３】[0063]
【表１２】 窒素ガス使用アーク溶射によるＴｉｘＮ−Ａｌ− Ａｌ２Ｏ３コンポジットコーティングの表面硬度 ────────────────────── コーティング物質 硬度範囲 ───────────────── ───────── ・前窒化Ｔｉ線と１０％Ａｌ２Ｏ３ １２．２〜１７．０ 含有Ａｌ線 ・無窒化Ｔｉ線と１０％Ａｌ２Ｏ３ １３．４〜１８．２ 含有Ａｌ線 ・２本共１０％Ａｌ２Ｏ３含有Ａｌ線 スケール以下 ────────────────────────────── 注１：ロックウエル ３０Ｎ スケール 表１２に示すように、本実施例による新しい窒素ガス溶
射条件の下では、前窒化チタニウムの使用はコンポジッ
トコーティングの硬度改善のために必ずしも必要でない
ことが判かった。これは、溶射距離が短くなればなる
程、アークガンにおける供給線に対する窒素噴霧ガス比
が高くなること、またさらに供給線中のアルミナセラミ
ック粒子の存在によって、良好な硬度を得るためのチタ
ニウム線の前窒化処理は不必要になってくることを意味
するものである。 実施例５ ＴｉｘＮコーティングの硬度は、供給チタニウム線の前
窒化、あるいはコーティングを施した基板を窒素ガス中
で後熱処理を施すことによって増加させることができ
る。そこで前窒化チタニウム線を窒素ガスアーク溶射す
ることによって得られたＴｉｘＮコーティングを純窒素
ガス雰囲気下で２５０℃、２１時間の後熱処理試験を行
ない、その硬度をビッカース微小硬度計を用いて測定し
た。Table 12 TixN-Al- with nitrogen gas using arc spraying Al 2 O 3 surface hardness ────────────────────── coating material hardness range of the composite coating ─ ──────────────── ───────── ・ Pre-nitrided Ti wire and Al wire containing 10% Al 2 O 3 12.2-17.0 ・ Non-nitrided Ti wire and 10% Al 2 O 3 13.4 to 18.2 containing Al line-both two 10% Al 2 O 3 containing Al line scale below ──────────────── ────────────── Note 1: Rockwell 30N Scale As shown in Table 12, under the new nitrogen gas spraying conditions according to this example, the use of pre-titanium nitride is the hardness of the composite coating. It turns out that it is not necessary for improvement. This is because the shorter the spray distance, the higher the nitrogen atomizing gas to supply line ratio in the arc gun, and also the presence of alumina ceramic particles in the supply line, before the titanium wire for good hardness. It means that the nitriding process becomes unnecessary. Example 5 The hardness of the Ti x N coating can be increased by pre-nitriding the feed titanium wire or by post-treating the coated substrate in nitrogen gas. Therefore, a Ti x N coating obtained by spraying a pre-titanium nitride wire with a nitrogen gas arc was subjected to a post heat treatment test at 250 ° C. for 21 hours in a pure nitrogen gas atmosphere, and its hardness was measured using a Vickers micro hardness meter. .
【００６４】その結果を表１３に示す。The results are shown in Table 13.
【００６５】[0065]
【表１３】 後焼鈍処理したＴｉｘＮコーティングのビッカース微小硬度 ─────────────────────────── ＴｉｘＮコーティング条件 インデンター荷重 平均値 標準偏差 （ｇ−１５秒） ──────────── ──────── ───── ──── 前窒化Ｔｉ線溶射のまま ２５ １，１４２ １２１ 〃 １００ １，２２０ ０８４ 〃 ３００ ９９５ ２０２ 溶射後Ｎ２ガス焼鈍処理 ２５ １，４８９ ２９６ 〃 １００ １，４８５ ２８１ 〃 ３００ １，０８８ １１２ 表１３の結果より、コーティングの硬度は無処理チタニ
ウム線によるものよりも前窒化チタニウム線、即ち得ら
れたＴｉｘＮコーティング中の窒素含有量が大きい程高
くなることが明らかになった。[Table 13] Vickers microhardness of post-annealing Ti x N coating ─────────────────────────── Ti x N coating conditions Indenter Load average value Standard deviation (g-15 seconds) ────────────────────────────── Pre-nitrided Ti wire sprayed as is 25 1, 142 121 〃 100 1, 220 084 〃 300 995 202 After spraying N 2 gas annealing 25 1,489 296 〃 100 1,485 281 〃 300 1,088 112 From Table 13 results, the hardness of the coating is untreated titanium wire. It was revealed that the higher the nitrogen content in the pre-titanium nitride wire, that is, the Ti x N coating obtained, was higher than that of
【００６６】[0066]
【発明の効果】以上述べたように本発明によるときは、
公害問題を引き起こすことなく経済的且つ効率的に基板
上に耐摩耗性、耐腐食性および耐浸食性の優れたコーテ
ィングを形成させることができるので工業上きわめて有
効な発明であるといえる。As described above, according to the present invention,
It can be said to be an industrially extremely effective invention because a coating having excellent wear resistance, corrosion resistance and erosion resistance can be formed on a substrate economically and efficiently without causing pollution problems.
【図１】本発明の方法を実施するために使用される電気
アーク溶射装置の概略説明図である。FIG. 1 is a schematic illustration of an electric arc spray apparatus used to carry out the method of the present invention.
【図２】顕微鏡による無処理のチタニウム線の金属組織
を示す写真である。FIG. 2 is a photograph showing a metallographic structure of untreated titanium wire under a microscope.
【図３】顕微鏡による前窒化処理を施したチタニウム線
の金属組織を示す写真である。FIG. 3 is a photograph showing a metallographic structure of a titanium wire pre-nitrided by a microscope.
１０ 電気アーク溶射装置 １２ アーク溶射ガン １４ 定電圧電力装置 １６ 制御函 １８、２０ スプール ２２、２４ 導入ローラー ２６、２８ 溶射線 ３０ ノズル端 ３４ 基板 ３６、３８ 供給ローラー 10 Electric Arc Spraying Device 12 Arc Spraying Gun 14 Constant Voltage Power Device 16 Control Box 18, 20 Spool 22, 24 Introducing Roller 26, 28 Spraying Wire 30 Nozzle End 34 Substrate 36, 38 Supply Roller
─────────────────────────────────────────────────────
─────────────────────────────────────────────────── ───
【手続補正書】[Procedure amendment]
【提出日】平成５年１１月９日[Submission date] November 9, 1993
【手続補正２】[Procedure Amendment 2]
【補正対象書類名】図面[Document name to be corrected] Drawing
【補正対象項目名】図２[Name of item to be corrected] Figure 2
【補正方法】変更[Correction method] Change
【補正内容】[Correction content]
【図２】 [Fig. 2]
【手続補正３】[Procedure 3]
【補正対象書類名】図面[Document name to be corrected] Drawing
【補正対象項目名】図３[Name of item to be corrected] Figure 3
【補正方法】変更[Correction method] Change
【補正内容】[Correction content]
【図３】 [Figure 3]
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 ツビニュー．ツレッキー アメリカ合衆国．18062．ペンシルバニア 州．マッケンジー．ヴィレッジ．ウォー ク．ドライヴ．344 (72)発明者 エドワード．アンドリュー．ヘイダック. ジュニア アメリカ合衆国．19510．ペンシルバニア 州．ブランドン．ダマスカス．ドライヴ. 11 (72)発明者 ジョン．グレゴリー．ノース アメリカ合衆国．19464．ペンシルバニア 州．ポッツタウン．セント．ピーターズ. ロード．1830 (72)発明者 ロバート．ブルース．スワン アメリカ合衆国．18235．ペンシルバニア 州．リハイトン．ジェファースン．ストリ ート．307 (72)発明者 ケリー．レナード．バーガー アメリカ合衆国．18235．ペンシルバニア 州．リハイトン．ボックス．63ビー．ロー ド．ナンバー７ ─────────────────────────────────────────────────── ─── Continuation of the front page (72) Inventor Zubinew. Trekkee United States. 18062. Pennsylvania. Mackenzie. Village. Walk. Drive. 344 (72) Inventor Edward. Andrew. Hayduck. Junior United States. 19510. Pennsylvania. Brandon. Damascus. Drive. 11 (72) Inventor John. Gregory. North United States. 19464. Pennsylvania. Pottstown. St. Peters. Road. 1830 (72) Inventor Robert. Blues. Swan United States. 18235. Pennsylvania. Rehaiton. Jefferson. Street. 307 (72) Inventor Kelly. Leonard. Burger United States. 18235. Pennsylvania. Rehaiton. box. 63 b. Load. Number 7
Claims (9)
と、鉄、鉄合金、チタニウムを除く非鉄金属、非鉄合
金、セラミックス、金属間化合物、有芯溶接線およびこ
れらの組み合わせから選ばれた物質からなる第２の溶射
線との２本の溶射線を使用し、さらに噴霧・推進ガスと
して窒素ガスを使用した電気アーク溶射用ガンからの排
出ガスを曝すことによって、該基板上に第２の溶射線に
よって形成したマトリックス中に埋め込まれた窒化チタ
ニウム粒子よりなるコーティングを形成することを特徴
とする基板の耐食耐摩耗性改善法。1. A material selected from a first sprayed wire made of titanium for a substrate, iron, iron alloys, non-ferrous metals other than titanium, non-ferrous alloys, ceramics, intermetallic compounds, cored welding wires, and combinations thereof. By using two spraying wires with a second spraying wire consisting of, and further exposing the exhaust gas from the electric arc spraying gun using nitrogen gas as the spraying / propelling gas to the second spraying wire on the substrate. A method for improving the corrosion resistance and wear resistance of a substrate, which comprises forming a coating composed of titanium nitride particles embedded in a matrix formed by thermal spraying.
０１インチである請求項１記載の基板の耐食耐摩耗性の
改善法。2. The coating has a thickness of at least 0.0.
The method for improving the corrosion resistance and abrasion resistance of a substrate according to claim 1, which is 01 inch.
の比率が１乃至２になるような粒子混合チタニウムコー
ティングが得られるように操作するものである請求項１
記載の基板の耐食耐摩耗性改善法。3. The electric arc spray gun is operated to obtain a particle-mixed titanium coating having a titanium / nitrogen ratio of 1 to 2.
A method for improving corrosion resistance and wear resistance of a substrate as described.
アンペアーの範囲の伝量で操作される請求項１記載の基
板の耐食耐摩耗性改善法。4. The electric arc spray gun is 100 to 400.
The method for improving corrosion resistance and abrasion resistance of a substrate according to claim 1, wherein the method is operated at a transfer rate in the range of amperes.
くとも該基板のオーバーヒートが起こらないだけの距離
を保つものである請求項１記載の基板の耐食耐摩耗性改
善法。5. The method for improving corrosion resistance and abrasion resistance of a substrate according to claim 1, wherein the distance between the electric arc spray gun and the substrate is at least a distance such that overheating of the substrate does not occur.
記載の基板の耐食耐摩耗性改善法。6. The distance is 3 to 8 inches.
A method for improving corrosion resistance and wear resistance of a substrate as described.
くとも５００ｐｐｍの窒素含有量の増加があるように窒
素中で焼鈍する請求項１記載の基板の耐食耐摩耗性改善
法。7. The method for improving corrosion resistance and abrasion resistance of a substrate according to claim 1, wherein the first sprayed wire made of titanium is annealed in nitrogen so as to have an increase in nitrogen content of at least 500 ppm.
した後、窒素雰囲気中で加熱処理をする請求項１記載の
基板の耐食耐摩耗性改善法。8. The method for improving corrosion resistance and abrasion resistance of a substrate according to claim 1, wherein after the coating is applied on the selected substrate, heat treatment is performed in a nitrogen atmosphere.
ラファイト、プラスティックおよび炭素／グラファイト
組成物からなる群から選択される請求項１記載の基板の
耐食耐摩耗性改善法。9. The method for improving the corrosion resistance and abrasion resistance of a substrate according to claim 1, wherein the substrate is selected from the group consisting of metals, ceramics, carbon, graphite, plastics and carbon / graphite compositions.
Applications Claiming Priority (2)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| US07/727,511 US5213848A (en) | 1990-02-06 | 1991-07-09 | Method of producing titanium nitride coatings by electric arc thermal spray |
| US07/727511 | 1991-07-09 |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH06172958A true JPH06172958A (en) | 1994-06-21 |
| JP2601754B2 JP2601754B2 (en) | 1997-04-16 |
Family
ID=24922964
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP4354808A Expired - Lifetime JP2601754B2 (en) | 1991-07-09 | 1992-07-03 | Method for improving corrosion and wear resistance of substrates |
Country Status (7)
| Country | Link |
|---|---|
| US (1) | US5213848A (en) |
| EP (1) | EP0522438A1 (en) |
| JP (1) | JP2601754B2 (en) |
| KR (1) | KR950002049B1 (en) |
| CN (1) | CN1070131A (en) |
| CA (1) | CA2073153C (en) |
| TW (1) | TW200410B (en) |
Cited By (4)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JPH11216556A (en) * | 1996-07-20 | 1999-08-10 | Special Melted Prod Ltd | Manufacture of semi finished steel or nickelous system alloy |
| JP2004325450A (en) * | 2003-04-24 | 2004-11-18 | General Electric Co <Ge> | Method for preparing and ultrasonically testing thermal-spray coated article |
| WO2010061969A1 (en) * | 2008-11-27 | 2010-06-03 | 新日本製鐵株式会社 | Method for detecting steel hardened texture |
| KR101160297B1 (en) * | 2006-12-19 | 2012-06-26 | 재단법인 포항산업과학연구원 | Hybrid Spray Coating Apparatus |
Families Citing this family (36)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| US5314601A (en) * | 1989-06-30 | 1994-05-24 | Eltech Systems Corporation | Electrodes of improved service life |
| JP3221892B2 (en) * | 1991-09-20 | 2001-10-22 | 帝国ピストンリング株式会社 | Piston ring and its manufacturing method |
| GB2278615A (en) * | 1993-06-04 | 1994-12-07 | Timothy James Fortune | Metal spraying |
| US5731046A (en) * | 1994-01-18 | 1998-03-24 | Qqc, Inc. | Fabrication of diamond and diamond-like carbon coatings |
| US5620754A (en) * | 1994-01-21 | 1997-04-15 | Qqc, Inc. | Method of treating and coating substrates |
| US5554415A (en) * | 1994-01-18 | 1996-09-10 | Qqc, Inc. | Substrate coating techniques, including fabricating materials on a surface of a substrate |
| US5879817A (en) * | 1994-02-15 | 1999-03-09 | Eltech Systems Corporation | Reinforced concrete structure |
| US5830540A (en) * | 1994-09-15 | 1998-11-03 | Eltron Research, Inc. | Method and apparatus for reactive plasma surfacing |
| IT1280163B1 (en) * | 1995-04-27 | 1998-01-05 | G M P Poliuretani Srl | PROCEDURE FOR THE CREATION OF POLYMER PRODUCTS WITH DIFFERENTIATED CONDUCTIVITY AND RELATED DEVICE |
| US6604941B2 (en) * | 1996-03-29 | 2003-08-12 | Garth W. Billings | Refractory crucibles and molds for containing reactive molten metals and salts |
| WO1998000574A1 (en) * | 1996-06-28 | 1998-01-08 | Metalplus (Proprietary) Limited | Thermal spraying method and apparatus |
| US5796064A (en) * | 1996-10-29 | 1998-08-18 | Ingersoll-Rand Company | Method and apparatus for dual coat thermal spraying cylindrical bores |
| GB2320929B (en) * | 1997-01-02 | 2001-06-06 | Gen Electric | Electric arc spray process for applying a heat transfer enhancement metallic coating |
| KR19990001314A (en) * | 1997-06-13 | 1999-01-15 | 오오마쓰 세이이찌 | Pressure Resistance Synthetic Resin Pipe |
| CA2312307A1 (en) | 1997-09-04 | 1999-03-11 | International Metalizing Corporation | Twin wire electric arc metalizing device |
| DE19822749A1 (en) * | 1998-05-20 | 1999-12-02 | Siemens Ag | Metal-containing layers produced especially for diffusion barriers, contact layers and/or anti-reflection layers in CMOS circuits, DRAM memory chips or embedded DRAM chips |
| USH2157H1 (en) * | 1999-01-21 | 2006-06-06 | The United States Of America As Represented By The Secretary Of The Navy | Method of producing corrosion resistant metal alloys with improved strength and ductility |
| RU2276199C2 (en) * | 1999-10-29 | 2006-05-10 | Ман Б Энд В Диесель А/С | Method for producing machine parts having at least one sliding surface |
| CN100493267C (en) | 2000-11-29 | 2009-05-27 | 萨莫希雷梅克斯公司 | Resistive heaters and uses thereof |
| US6863932B2 (en) * | 2002-03-12 | 2005-03-08 | W. S. Molnar Company | Method of making an anti-slip coating and an article having an anti-slip coating |
| US20060210721A1 (en) * | 2003-03-07 | 2006-09-21 | Metal Spray International L.C. | Wear resistant screen |
| US8518496B2 (en) | 2003-06-06 | 2013-08-27 | Alstom Technology Ltd | Preventing tube failure in boilers |
| WO2004111290A1 (en) | 2003-06-06 | 2004-12-23 | Michael Walter Seitz | Composite wiress for coating substrates and methods of use |
| US6991003B2 (en) * | 2003-07-28 | 2006-01-31 | M.Braun, Inc. | System and method for automatically purifying solvents |
| DE10345827A1 (en) * | 2003-10-02 | 2005-05-04 | Daimler Chrysler Ag | Process for coating metallic substrates with oxidizing materials by means of arc wire spraying |
| US20060045785A1 (en) * | 2004-08-30 | 2006-03-02 | Yiping Hu | Method for repairing titanium alloy components |
| CA2560030C (en) * | 2005-11-24 | 2013-11-12 | Sulzer Metco Ag | A thermal spraying material, a thermally sprayed coating, a thermal spraying method an also a thermally coated workpiece |
| US8766141B2 (en) * | 2006-07-21 | 2014-07-01 | Illinois Tool Works Inc. | Welding system having a wire-specific interface |
| RU2462007C2 (en) * | 2010-07-19 | 2012-09-20 | Юрий Александрович Чивель | Method of producing high-energy pulse-periodic plasma streams in gases at atmospheric and high pressure |
| DE102011114903A1 (en) * | 2011-10-05 | 2013-04-11 | Gebr. Brasseler Gmbh & Co. Kg | dental tool |
| CA2856756A1 (en) * | 2011-11-25 | 2013-05-30 | National Research Counsil Of Canada | Method and apparatus for depositing stable crystalline phase coatings of high temperature ceramics |
| US20130260172A1 (en) * | 2012-04-02 | 2013-10-03 | Kennametal Inc. | Coated titanium alloy surfaces |
| CN102615032B (en) * | 2012-04-17 | 2014-07-16 | 东莞大宝化工制品有限公司 | Improvement method of standard inspection sieve |
| JP6396183B2 (en) * | 2014-11-14 | 2018-09-26 | 株式会社ダイヘン | Thermal spray equipment |
| US10435782B2 (en) | 2015-04-15 | 2019-10-08 | Treadstone Technologies, Inc. | Method of metallic component surface modification for electrochemical applications |
| CN113388834B (en) * | 2021-05-31 | 2022-06-03 | 四川大学 | Double-process composite coating for metal valve and pipe fitting |
Family Cites Families (7)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| GB959027A (en) * | 1959-09-14 | 1964-05-27 | British Oxygen Co Ltd | Apparatus and process for spraying molten metal |
| GB1280815A (en) * | 1968-07-12 | 1972-07-05 | Johnson Matthey Co Ltd | Improvements in and relating to the dispersion strengthening of metals |
| GB2086764A (en) * | 1980-11-08 | 1982-05-19 | Metallisation Ltd | Spraying metallic coatings |
| JPS60171664A (en) * | 1984-02-16 | 1985-09-05 | Toshiba Corp | Surface treatment of cylinder for vtr |
| DE3409366A1 (en) * | 1984-03-12 | 1985-09-12 | Mannesmann AG, 4000 Düsseldorf | METHOD AND DEVICE FOR PRODUCING A MOLDED BODY |
| JPS6455369A (en) * | 1987-08-26 | 1989-03-02 | Toyota Motor Corp | Thermal spraying material |
| US5066513A (en) * | 1990-02-06 | 1991-11-19 | Air Products And Chemicals, Inc. | Method of producing titanium nitride coatings by electric arc thermal spray |
-
1991
- 1991-07-09 US US07/727,511 patent/US5213848A/en not_active Expired - Fee Related
-
1992
- 1992-07-02 EP EP92111174A patent/EP0522438A1/en not_active Withdrawn
- 1992-07-03 CA CA002073153A patent/CA2073153C/en not_active Expired - Fee Related
- 1992-07-03 JP JP4354808A patent/JP2601754B2/en not_active Expired - Lifetime
- 1992-07-06 TW TW081105353A patent/TW200410B/zh active
- 1992-07-08 KR KR1019920012183A patent/KR950002049B1/en not_active IP Right Cessation
- 1992-07-09 CN CN92105630A patent/CN1070131A/en active Pending
Cited By (5)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JPH11216556A (en) * | 1996-07-20 | 1999-08-10 | Special Melted Prod Ltd | Manufacture of semi finished steel or nickelous system alloy |
| JP2004325450A (en) * | 2003-04-24 | 2004-11-18 | General Electric Co <Ge> | Method for preparing and ultrasonically testing thermal-spray coated article |
| KR101160297B1 (en) * | 2006-12-19 | 2012-06-26 | 재단법인 포항산업과학연구원 | Hybrid Spray Coating Apparatus |
| WO2010061969A1 (en) * | 2008-11-27 | 2010-06-03 | 新日本製鐵株式会社 | Method for detecting steel hardened texture |
| JP2010127759A (en) * | 2008-11-27 | 2010-06-10 | Nippon Steel Corp | Method for detecting steel hardened texture |
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| CN1070131A (en) | 1993-03-24 |
| CA2073153A1 (en) | 1993-01-10 |
| KR930002534A (en) | 1993-02-23 |
| KR950002049B1 (en) | 1995-03-10 |
| EP0522438A1 (en) | 1993-01-13 |
| JP2601754B2 (en) | 1997-04-16 |
| CA2073153C (en) | 1994-04-05 |
| TW200410B (en) | 1993-02-21 |
| US5213848A (en) | 1993-05-25 |
Similar Documents
| Publication | Publication Date | Title |
|---|---|---|
| JP2601754B2 (en) | Method for improving corrosion and wear resistance of substrates | |
| CA2477853C (en) | Corrosion resistant powder and coating | |
| JP2567304B2 (en) | Method for enhancing wear resistance of support and its product | |
| US6231969B1 (en) | Corrosion, oxidation and/or wear-resistant coatings | |
| JP6377733B2 (en) | New powder | |
| KR910009163B1 (en) | High volume fraction refractory oxide thermal shock resistant coatings | |
| JPH1068034A (en) | Powdery of wiry material essentially consisting of nickel for coating film, formation of coating film and method for using the material | |
| CN113122841B (en) | Corrosion-resistant and wear-resistant coating with gradient composite structure and preparation method thereof | |
| JP2006328496A (en) | Member coated with carbide cermet thermal spraying film having excellent corrosion resistance and method for manufacturing the same | |
| CA2454883C (en) | Wear-resistant, corrosion-resistant ni-cr-mo thermal spray method and component coated thereby | |
| EP1390549B1 (en) | Metal-zirconia composite coating | |
| CN108048784A (en) | A kind of method that plasma thermal sprayed prepares nitride enhancing high-entropy alloy coating | |
| JP4628578B2 (en) | Low temperature sprayed coating coated member and method for producing the same | |
| JP5605901B2 (en) | Method for repairing metal material by cold spray method, method for producing powder material for cold spray, and cold spray film | |
| JPH0645863B2 (en) | Thermal spray material excellent in high temperature wear resistance and build-up resistance and its coated article | |
| JP6796446B2 (en) | Thermal spray coating | |
| JP2002173758A (en) | Powder for flame spraying and parts with flame sprayed coating by using the powder | |
| Rodriguez et al. | Effect of heat treatment on properties of nickel hard surface alloy deposited by HVOF | |
| JP2000345314A (en) | High hardness carbide cermet sprayed coating-coated member and its production | |
| JPH0733567A (en) | Carbon material having melt-spray coated non-oxide ceramic film and its production | |
| JPH10121221A (en) | Wear resistant and corrosion resistant metallic member | |
| Zdravecká et al. | The corrosion-resistant Ni-based coatings and their tribological properties | |
| JPS60128257A (en) | Antiabrasive and anticorrosive coating and manufacture | |
| Lima et al. | Study of the wear and corrosion characteristics of thermal sprayed and welded coatings | |
| Trpčevská et al. | Investigation of Microstructures of Plasma and HVOF Sprayed Carbide Coatings |